LAB-ammattikorkeakoulun Energia- ja kiertotalouden toimintaympäristöt (EKI) -hankkeessa vuonna 2021 valmistuneen kiertotalouslaboratorion yksi uusista hankinnoista on Ecomation Oy:n valmistama panostoiminen pyrolyysilaitteisto. Pyrolyysi eli kuivatislaus tarkoittaa kemiallista reaktiota, missä kiinteä aine hajotetaan kovassa lämpötilassa hapettomissa olosuhteissa. Linkki EKI-hankkeen kotisivulle.

Kuvassa LAB ammattikorkeakoulun panostoiminen pyrolyysireaktori, jonka ympärillä on metallinen suojakuori. Reaktorista nousee kaksi putkea, joista toisessa kulkee prosessissa syntyvät kaasut ja toisesta putkesta imetään reaktorin ulkopuolelta varotoimena prosessissa häiriötilanteessa muodostuvia hajuhaittoja. Reaktori on varustettu myös hiilisäiliön tyhjennys mekanismilla, joka on sijoitettu reaktorin alareunaan. — Kuva 1. LAB ammattikorkeakoulun pyrolyysireaktori. (Henttonen 2021a)

LAB-ammattikorkeakoulun pyrolyysireaktorin panoskoko eli tilavuus on 300 litraa ja sillä voidaan pyrolysoida erilaisia syötemateriaaleja kuten biomassaa, muovia ja kumia sekä tekstiilejä. Pyrolyysilaitteiston muodostavat reaktorin lisäksi lauhdutuskolonnit sekä kaasupoltin.

Prosessia ohjataan erillisestä ohjausyksiköstä, mistä voidaan valita halutut ajoparametrit käytettävän syötemateriaalin mukaan. Säädettäviä ajoparametrejä ovat muun muassa lämpötila(°C), sekoitusnopeus (Hz) ja alipaine(mbar). Pyrolyysireaktorin lämpötilaa voidaan säätää maksimissaan 700 °C ja itse pyrolysointiprosessi tapahtuu hapettomissa olosuhteissa alipaineisena. Laitevalmistajan kokemuksen perusteella optimaalinen lämpötila biohiilen valmistukseen on 500-700 °C.

Miksi pyrolyysi?

Pyrolysointi on hyvä vaihtoehto esimerkiksi silloin, kun puunjalostuksen tuotantoprosessista syntyy sivuvirtoja, mitä ei voida hyödyntää, muuten kuin polttamalla. Polttamalla saadaan energiaa, mutta CO₂ vapautuu takaisin ilmakehään. Pyrolysoimalla päästään noin 30-50% biohiili saantoihin, mikä tarkoittaa, että sen verran saadaan hiiltä sidottua tuhansiksi vuosiksi.

Pyrolysointi soveltuu hyvin myös synteettisten muovi- ja tekstiilijätteiden hyödyntämiseen, joita ei voida enää kierrättää tai uusiokäyttää. Polttamisen sijaan pyrolysoimalla saadaan muovien ja tekstiilien sisältämä fossiilinen öljy takaisin hyötykäyttöön.

Kuvassa käsi pitelee lasipurkkia, missä on kuituhampusta pyrolysoimalla erotettua bioöljyä. — Kuva 2. Kuituhampusta pyrolysoimalla erotettua bioöljyä. (Henttonen 2021b)

Mihin lopputuotteita voidaan hyödyntää?

Bioperäisen materiaalin pyrolysoinnin lopputuotteet ovat biohiiltä ja bioöljyä sekä kaasua. Biohiiltä voidaan käyttää muun muassa maanparannusaineena, jätevesien käsittelyssä ja lääketeollisuudessa. (Ithaka institute for carbon intelligence 2014).

Bioöljyllä on useita eri käyttökohteita, mutta sen käyttöä rajoittaa REACH-asetus. REACH tarkoittaa Euroopan unionin asetusta kemikaalirekisteröinnistä, kemikaalien arvioinnista, lupamenettelyistä sekä rajoituksista. (European Chemicals Agency 2022). Bioöljystä voidaan jatkojalostamalla käyttää muun muassa biomolekyylien lähteenä, polttoaineena, elintarvike aromina (nestemäinen savu), torjunta-aineena tai kasvuntehostajana (puuetikka). (ETIA SAS 2022)

Pyrolyysin lopputuotteiden hyödyntäminen tarvitsee vielä lisää tutkimusta ja analysointia, johon panostoiminen pyrolyysilaitteisto tarjoaa hyvän mahdollisuuden pilot-mittakaavassa tehtäville koeajoille eri teollisuuden sivuvirtojen hyödyntämisen näkökulmasta.

Kuvassa muovilaatikossa varastoitua biohiiltä, joka on erotettu kuituhampusta pyrolysoimalla. — Kuva 3. Kuituhampusta pyrolysoimalla erotettua biohiiltä. (Henttonen 2021c)

LAB-ammattikorkeakoulun kiertotalouslaboratorio palvelee myös yrityksiä. Valikoimasta löytyy erilaisia vaihtoehtoja tutkimus, kehitys ja innovaatiotoimintaan. Myös yksiölliset räätälöinnit onnistuvat. Monipuolinen laitekanta mahdollistaa erilaiset pilotit sekä analysointi- ja asiantuntijapalvelut. Linkki kiertotalouslaboratorion sivulle ja palvelukuvauksiin.

Kirjoittaja

Kusti Ruokamo toimii kehitysinsinöörinä LAB-ammattikorkeakoulun kiertotalouslaboratoriossa

Lähteet

ETIA SAS. 2022. Pyrolysis oil: compounds for green chemistry. [Viitattu 5.1.2022] Saatavilla: http://www.biogreen-energy.com/pyrolysis-oil/

European Chemicals Agency. 2022. REACH-asetus tutuksi. [Viitattu 5.1.2022] Saatavilla https://echa.europa.eu/fi/regulations/reach/understanding-reach

Ithaka institute for carbon intelligence. 2014. The Biochar Journal. [Viitattu 5.1.2022] Saatavilla: https://www.biochar-journal.org/en/ct/2

Linkit

Linkki 1. LAB. 2022. EKI: Energia- ja kiertotalouden toimintaympäristöt. [viitattu 04.01.2022]. Saatavilla: https://lab.fi/fi/projekti/eki

Linkki 2. LAB. 2022. Laboratoriopalvelut. Kiertotalouslaboratorio. [viitattu 04.01.2022]. Saatavilla: https://lab.fi/fi/palvelu/kiertotalouslaboratorio